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玻璃纤维材料产业链解析

王方 2019-07-29 2601 0

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玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,本文从生产工艺、玻纤制品及上下游等角度对玻璃纤维的全产业链进行了详细解析。

摘要:玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,本文从生产工艺、玻纤制品及上下游等角度对玻璃纤维的全产业链进行了详细解析。

玻璃纤维诞生于二十世纪30年代,是以石灰石、石英砂、叶腊石、白云石、硼镁石、硼钙石等天然无机非金属矿石原料和硼酸、纯碱等化工原料,按一定的配方经高温熔制、拉丝、络纱等数道工艺加工而成。其具有良好的耐化学介质、耐热性、电绝缘性等性能,同时还有比重轻、吸湿低、延伸小、吸音、拉伸强度高等优点,能够替代PVC、水泥、木材、钢、铝等多种传统材料。玻璃纤维根据原材料、纤维分类、单丝直径的差异、纤维性能等有多种分类方法(如表1)。

表1 玻璃纤维的分类

(资料来源:公开资料)

玻璃纤维生产工艺:池窑拉丝生产是主流

玻璃纤维主要有池窑拉丝法和坩埚拉丝法两种生产工艺,坩埚拉丝法对生产设备和生产技术要求低,投资少,生产规模可以灵活调整,因此小型玻纤企业多采用此法。但是该法须两次成型,程序复杂,生产过程能耗大,有污染,且产品的性能和质量差,因此已基本被淘汰。

池窑拉丝法根据要生产的玻纤产品化学组成,计算出原料配比,然后将原料细粉按照配比投入玻璃熔窑,在高温下熔融形成玻璃,然后再通过高速运转拉丝机的牵引,涂覆浸润剂,将从熔窑料道底部的多孔漏板中留出的玻璃液制成玻璃纤维原丝,在经过捻线机加捻、整经机整经织成具有各种结构及性能的玻璃布。

图1 池窑拉丝法生产工艺

(资料来源:中国产业信息网)

池窑拉丝法工艺成熟稳定,可以精准控制玻纤直径,降低能耗和污染,产品品质高,在我国一直是玻纤生产的主流工艺,占比达90%以上(见图2)。

图2 我国玻纤生产工艺分布情况

(资料来源:中国产业信息网)

玻纤制品:玻璃钢最常见

玻璃纤维通常以玻纤制品形式应用于下游领域(见图3),主要包括纺织制品和无纺制品两大类。无纺制品是指采用热学、化学和机械等非织造方式对玻璃纤维进行加工制成的产品,主要包括玻璃纤维毡、磨碎纤维等。

玻璃钢即玻璃纤维增强塑料,是以合成树脂作为基体,以玻璃纤维及其制品(毡、布、带等)为增强材料的复合材料,其强度相当于钢材,且含有玻璃纤维,具备和玻璃一样的形体、色泽和隔热、电绝缘、耐腐蚀等性能,因此被称为玻璃钢。玻璃钢的玻纤用量占玻纤制品总用量的70-75%,是玻璃纤维的最大市场,其次是玻纤纺织制品,占比约25-30%,其余部分是增强沥青用玻纤增强材料。

玻璃钢具有良好耐腐蚀性能、热性能、电性能,还具有轻质高强、可设计性好、工艺性好等优点,应用广泛,下游包括铁道铁路、航空航天、游艇泊船、家具家具、装饰建筑、工艺礼品、广告展示、体育用材、建材卫浴、环卫工程等多个行业。

图3 玻纤制品分类

(资料来源:复合材料社区)

上下游:原料供应具有资源优势,下游应用广泛

玻纤上游原材料主要是石灰石、石英砂、叶腊石、硼钙石、硼镁石、白云石等矿石原料,以及浸润剂、纯碱、硼酸等化工原料,同时还需消耗电力、天然气等能源,人力成本、能源成本和材料成本各占三分之一。具体见图4。

原材料方面,叶腊石占所有原材料总成本的一半以上,是最主要的原材料,中国的叶腊石资源储量丰富,目前已探明储量5,500万吨,占全世界总储量的30%左右,而石英砂保有储量为13.5亿吨,因此玻璃纤维的原料供应方面具有较大的资源优势。我国劳动力相对充足,和发达国家相比具有较明显的人力成本优势。

图4 玻璃纤维产业链

(资料来源:同花顺财经社区)

玻璃纤维热塑性材料几年来迅速发展,玻璃增强材料、玻璃增强建材等新兴产品成为行业新焦点,玻纤的应用领域也得到了大范围拓展,从汽车制造、石油化工、电子电气、轨道交通、建筑建材等扩展到了风力发电、海洋工程、环境工程、航空航天、过滤除尘等新兴领域。当前建筑、电子电气和交通运输是玻纤应用三大主要领域,占比超过70%(见图5)。

图5 玻璃纤维应用领域分布

(资料来源:复材网)

结语

玻璃纤维性能优异,生产以池窑拉丝法为主流工艺;玻璃纤维可制成多种形式的玻纤制品,其中玻璃钢是市场最大的玻纤制品;玻璃纤维上游原料天然无机非金属矿石原料,我国储量丰富,原料供应充足,下游应用随着玻璃纤维热塑性材料的发展也越来越广泛。


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